《光纤通信》SDH与数字光纤传输系统要点

1．帧结构
段开销（SOH，Section OverHead）区域
段开销（SOH）是STM帧结构中为了保证信息净负荷
正常、灵活传送所必须的附加字节
是供网络运行、管理和维护（ OAM ）使用的字节，详 细的安排在后面讨论
注意，SOH和POH监控、管理的对象不同
7.3 数字光纤传输系统的设计
7.4 数字光纤系统的性能指标
7.1 PDH准同步数字体系
准同步数字体系（ PDH ）是 20 世纪 60 年代逐步 发展起来的一种数字复用多路技术，当时正致力于
语音信号的数字化传输与复用，如 PCM 30/32
路系统 为了适应点对点的应用而选择了准同步复用方式， 以实现在同一信道上传输多路信号，从而提高信道
尽管基于 IP 技术的数据通信迅猛增长，但从传输
体制上，同步数字体系（ SDH ）仍然占据主导地 位 实际上，SDH也能够很好地传送IP数据包 SDH 具有标准化接口、灵活的上／下业务能力和 强大的网管等特点，是目前全球最重要的传送体制
第7章 光纤通信系统
7.1 PDH准同步数字体系 7.2 SDH同步传输体系
对比特率偏差的约束就是所称的准同步工作
一次群至四次群接口比特率早在1976年就实现了 标准化，并得到各国广泛采用 PDH主要适用于中、低速率点对点的传输
7.1 PDH准同步数字体系
PDH 的复用方式很明显不能满足大容量信息传输 的要求
另外 PDH 体制的地区性规范也使网络互连增加了
难度 不能适应现代通信网对信号宽带化、多样化的要求 制约了传输网向更高的速率发展
7.1 PDH准同步数字体系
PDH各次群的标准速率
我国及欧洲 一次群 30/32路 2.048 Mb/s 30×4 = 120路 2.048×4 + 0.256 = 8.448 Mb/s 120×4 = 480路 8.448×4 + 0.576 = 34.368 Mb/s 北美 24路 1.544 Mb/s 24×4 = 96路 1.544×4 + 0.136 = 6.312 Mb/s 96×7 = 672路 6.312×7 + 0.552 = 44.736 Mb/s 日本 24路 1.544 Mb/s 24×4 = 96路 1.544×4 + 0.136 = 6.312 Mb/s 96×5 = 480路 6.312×5 + 0.504 = 32.064 Mb/s
从20世纪70年代光纤通信进入实用化后，迅速成 为电信传输的主要手段
一般而言，光纤通信系统最主要、最基本的功能是
完成大信息量的传输，所以也更明确地称光纤通信 系统为光纤传输系统 传输系统是通信网的重要组成部分，传输系统的好 坏直接制约着通信网的发展
第7章 SDH与数字光纤传输系统
光纤传输系统为各个国家乃至全球的信息基础设施 建设提供了大容量、可靠的信息传输手段
1．SDH的优点
和PDH相比，SDH有如下优势：
(2) 复用方式
由于低速SDH信号是以字节间插方式复用进高速 SDH
信号的帧结构中，这样就使低速 SDH信号在高速SDH 信号帧中的位置是固定的、有规律性的，也就是说是可
预见的
采用同步复用方式和灵活的映射结构，将 PDH 低速支 路信号复用进SDH信号的帧中（STM-N），这样使低 速支路信号在STM-N帧中的位置也是可预见的
(3) 运行维护方面
PDHห้องสมุดไป่ตู้预留的插入比特（开销字节）较少，这也就是为
什么在设备进行光路上的线路编码时，要通过增加冗余 编码来完成线路性能监控功能的原因
开销字节少，对完成传输网的分层管理、性能监控、业
务的实时调度、传输带宽的控制、告警的分析定位很不 利 使得网络的运行、管理和维护（OAM）较困难
PDH传输体制的缺陷
1．帧结构
信息净负荷（Payload）区域
信息净负荷区域是帧结构中存放各种信息负荷的地方
当然，其中还有少量的用于通道性能监视、管理和控制
的通道开销（POH） 通常， POH 作为净负荷的一部分与其一起在网络中传 送 它负责对低速支路信号（例如 2.048 Mb/s 信号）进 行通道性能监视管理和控制
由于数字通信技术的应用是从市话中继传输开始的，
利用率
7.1 PDH准同步数字体系
世界各国使用的PDH设备有不同的标准 根据ITU-T的G.702建议，PDH的基群速率有两
种，即PCM 30/32路系统（E1）和PCM 24路
系统（T1或DS1） 我国和欧洲各国采用的是 PCM 30/32 路系统， 基群速率为2.048 Mb/s 美国和日本采用的是 PCM 24 路系统，基群速率 为1.544 Mb/s
卫星传输的数字通信技术体制
7.1 PDH准同步数字体系
随着光通信技术的发展，按国家组网的有关规定， 近年来， PDH 系列设备只在公网中用作市话网的
中继传输系统
但是，在许多专用信息传输系统中它仍然得到广泛 应用 在我国公用电话网及数据网中， PDH 系列的数字 结构主要用于数字网络接口标准，特别是2Mb/s 速率的接口，在数据、卫星、移动通信系统中普遍 采用
7.2 SDH同步传输体系
首先， SDH 本质是数字传输，能对传输质量实现 端到端的全程监控，一旦有故障，可以很好定位；
其次，现有完善的保护和恢复机制可以实现网络自
愈； 最后，SDH有有效的网管
7.2 SDH同步传输体系
今后独立的SDH设备发展速度可能放缓 但是 SDH 原理（标准）还会被其它通信领域的设
7.1 PDH准同步数字体系
1988年，CCITT接受了SONET的概念并重新命 名 为 同 步 数 字 体 系 （ SDH ， Synchronous
Digital Hierarchy）
SDH 后来又经过修改和完善，成为涉及比特率、 网络节点接口、复用结构、复用设备、网络管理、 线路系统、光接口、信息模型、网络结构等一系列 标准，成为不仅适用于光纤传输，也适用于微波和
PDH传输体制的缺陷
PDH传输体制的缺陷体现在以下几个方面：
(1) 接口方面
只有地区性的电接口规范。我国和欧洲、北美、日本各
自有不同的 PDH 数字体系，这些体系互不兼容，造成 国际互通的困难
没有统一的光接口规范。为了完成设备对光路上的传输
性能进行监控各厂家各自采用自行开发的线路码型，不 同厂家同一速率等级的光接口码型和速率不一样，致使 不同厂家的设备无法实现横向兼容
二、SDH帧结构
SDH帧结构是实现SDH网络的基础 对它的基本要求是：
能够满足对低速支路（2/34/140 Mb/s）的同步复
用、交叉连接（DXC）和交换； 支路信号在一帧内均匀地、有规律地分布，便于分出／ 插入； 对 PDH 的 1.544 Mb/s 系列和 2.048 Mb/s 系列都
具有统一的方便性和实用性
PDH传输体制的缺陷体现在以下几个方面：
(4) 没有统一的网管接口
由于没有统一的标准，各厂家提供的管理系统不兼容，
不利于形成统一的电信管理网
7.1 PDH准同步数字体系
PDH 体系建立在点对点传输的基础上，网络结构 较为简单，无法提供最佳的路由选择，使得设备利
用率较低
凡此种种缺陷导致了一种新的数字体系－同步光网 络 （ SONET ， Synchronous Network）的产生 最初提出这个概念的是美国贝尔通信研究所。 SONET于1986年成为美国新的数字体系标准 Optical
备采用
特别是在传送网的边沿，当传输速率在2.5 Gb/s
或10 Gb/s以下的场合，SDH仍然是最有效的组
网技术
一、SDH的特点
SDH 概念的核心是从统一的国家电信网和国际互 通的高度来组建数字通信网，组建的网络是一个高
度统一的、标准化的、智能化的网络
采用全球统一的接口以实现设备多厂家环境的兼容， 实现灵活的组网与业务调度，实现网络自愈功能， 提高网络资源利用率，由于维护功能的加强大大降
2．SDH的不足
但是，凡事有利就有弊， SDH 的这些优点是以牺 牲其它方面为代价的
(3) 软件的大量使用对系统安全性的影响
软件在系统中占有相当大的比重，这就使系统很容易受 到计算机病毒的侵害 另外，在网络层上人为的错误操作，软件故障对系统的 影响也是致命的 所以系统的安全性就成了很重要的一个方面
7.2 SDH同步传输体系
SDH 发展到今天，已经不是一种新技术，而是一 种成熟的技术
有学者认为： SDH 将被以 WDM 为基础的光传送
网所取代 但是在今后一段时间内，SDH仍有生命力 这不仅因为大量建设的 SDH 系统要继续使用，还 因为 WDM 光传送网还没有解决 SDH 已经很好解 决的三个问题
二次群
三次群
四次群
480×4 = 1920路 34.368×4 + 1.792 = 139.264 Mb/s
672×2 = 1344路 44.736×2 + 0.528 = 90 Mb/s
480×3 = 1440路 32.064×3 + 1.536 = 97.728 Mb/s
7.1 PDH准同步数字体系
1．SDH的优点
和PDH相比，SDH有如下优势：
(3) 运行维护方面
SDH 信号的帧结构中安排了丰富的 、用于运行维护
（ OAM ）功能的开销字节（大约占整个帧的 5%）， 使网络的监控功能大大加强，因此 SDH 不再需要线路
冗余编码（只有扰码），也使系统的维护费用大大降低
SDH系统的综合成本要比 PDH系统的综合成本低，据 估算约为PDH系统的65.8%
PDH传输体制的缺陷
PDH传输体制的缺陷体现在以下几个方面：
(2) 复用方式
PDH 的高次群是异步复接，每次复接就进行一次码速
调整，用来匹配和容纳时钟的差异 导致当低速信号复用到高速信号时，在高速信号的帧结 构中的位置没有规律性和固定性 无法直接从高次群中提取低速支路信号
PDH传输体制的缺陷
PDH传输体制的缺陷体现在以下几个方面：
1．SDH的优点
和PDH相比，SDH有如下优势：
(4) 兼容性
SDH有很强的兼容性。在网络边界处，SDH以容器的
方式将各种体制的低速信号装载进 STM-1 信号的帧结 构中，这样可以传输 PDH 数字信号系列和其它的各种
体制的数字信号系列（如ATM）
从而体现了SDH的前向兼容性和后向兼容性
2．SDH的不足
SDH 的优点中，最核心的是同步复用、标准的光 接口和强大的网络管理功能
但是，凡事有利就有弊， SDH 的这些优点是以牺
牲其它方面为代价的
(1) 频带利用率低 如 PDH 的 四 次 群 （ 140 Mb/s ） 可 以 容 纳 64×2 Mb/s信息量
而同样信息量，在SDH是155 Mb/s（STM-1）
在全程全网范围实现高效的协调一致的管理和操作，
低了设备的运行维护费用
1．SDH的优点
和PDH相比，SDH有如下优势：
(1) 接口方面
电接口方面， SDH体制对网络节点接口（ NNI ）作了
统一的规范 线路接口（这里指光口）采用世界性统一标准规范， SDH 信号的线路编码仅对信号进行扰码，不再进行冗 余码的插入，所以SDH的线路信号速率与 SDH电口标 准信号速率相一致
PDH 可以很好地适应传统的点对点通信，但这种 数字系列主要是为话音设计的
PCM技术在复接成一次群时，采用同步复接
但在复接成二、三、四次群时要采用异步复接，通
过增加额外比特（正码速调整）使各支路信号和复
但主时钟是彼此独立的
接设备同步，虽然各支路的数字信号流标称值相同，
7.1 PDH准同步数字体系
PDH 各次群比特率相对于其标准值有一个规定的 容差（允许的偏差标称值），而且是异源的，这种
2．SDH的不足
但是，凡事有利就有弊， SDH 的这些优点是以牺 牲其它方面为代价的
(2) 指针调整机理复杂
指针的作用就是时刻指示低速信号的位置，以便在拆包 时能正确地拆分出所需的低速信号，实现从高速信号中 直接分／插出低速支路信号 指针的使用是 SDH 的一大特色，但指针功能的实现增 加了系统的复杂性，并使系统产生 SDH 的一种特有抖 动－由指针调整引起的结合抖动
第7章 SDH与数字光纤传输系统
第7章 SDH与数字光纤传输系统
在前面各章中讨论了光纤传输媒质、光源与光发送 机、光检测器与光接收机，还讨论了光纤的连接和
用于连接光缆、光源以及光检测器的连接器
将这些分立的模块组合到一起就形成一条完整的光 纤传输链路，从而构成光纤通信系统
第7章 SDH与数字光纤传输系统